通信工程專業實訓教學體系建設與改革

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2024.15.060

摘" 要" 針對通信工程專業實訓環節存在的問題展開研究分析，探索研究一種體現基礎理論認知理解、專業技術綜合運用、創新意識有效培養的專業實訓教學新體系，并通過改革傳統教學模式，完善副教授、講師、碩士聯合培養機制和學生實踐能力評價方式，提升專業實訓教學質量。相關方法措施在電子信息類專業實訓過程中具有很好的指引作用和借鑒價值。

關鍵詞" 通信工程；實訓教學體系；工程實踐；OBE理念

中圖分類號：G642.0" " 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2024）15-00-03

0" 引言

隨著我國創新驅動發展、“中國制造2025”

“互聯網+”等重大戰略的實施，培養具有實踐創新能力的工程科技人才已成為我國高等教育面臨的重要任務[1]。專業實訓是高等教育本科培養計劃中非常重要的實踐教學環節，通過專業實訓學生可以將學過的專業理論知識與工程實踐相結合，提高獨立思考、分析問題和解決問題的能力，對培養和鍛煉學生實踐能力、創新能力和綜合素質，使其能夠更好更快地適應社會發展的需要起著至關重要的作

用[2]。特別在更加重視人的實踐能力和創新能力的當今社會，加強專業實訓環節中的實踐能力培養，提高實訓效果，具有重要的現實意義。

1" 專業實訓教學現狀分析

中北大學通信工程專業于2012年2月14日獲教育部批準成為第二批卓越工程師教育培養計劃高校學科專業，歷經多年的發展建設，筆者所在學校在本科教育方面積累了豐富的教學經驗，但如何基于OBE（Outcome Based Education）理念開展教學方式方法改革，與時俱進，構建以學生為中心的專業實訓教學體系，仍是專業建設面臨的重大課題。尤其是在專業實訓教學方面還存在一些問題，主要表現在以下方面。

1）傳統實踐教學以教師為中心，在啟發學生思考、激發學生潛能方面有所欠缺。如何轉變教學理念，以學生為中心，以學生能力培養產出為導向是實踐教學改革的重點方向。

2）專業實訓方案多以單片機軟硬件開發、通信系統設計仿真、物聯網設計應用、通信網綜合實訓等模塊實施，實訓內容以電子系統綜合設計、通信網數據交換、傳輸網絡搭建為主。各模塊間缺乏相互融合，無法形成有機整體，且實訓內容電子設計內容居多，專業特色不夠突出。

3）實訓教學模式仍以教師實驗理論講授演示+

學生依據實訓指導書內容機械實施為主，雖然也在課堂探索實施了案例教學、討論教學等多種教學嘗試，但實施效果并不理想。

4）教師實踐指導僅限于課堂，無法對學生提供足夠的技術指導，且考核方式與評價機制不夠完善，缺乏有效的激勵機制調動學生的積極性。

針對上述問題，本課題結合OBE理念與現有實驗條件，針對工程實訓教學環節存在的問題和不足展開研究分析，探索實踐一種體現基礎理論認知理解、專業技術綜合運用、創新意識有效培養的專業實訓教學新體系，改革傳統教學模式，嘗試采用基于CDIO（Conceive-Design-Implement-Operate）的實訓教學模式，并完善副教授、講師、碩士聯合培養機制和學生實踐能力評價方式，不斷提升專業實訓教學質量，進一步增強通信工程專業學生的工程意識、創新實踐能力培養。

2" 基于OBE理念的通信工程專業實訓教學

體系構建

2.1" 基于OBE理念的專業實訓教學方案設計

本專業以強化綜合實踐能力和提高工程素質為培養核心，以基礎理論認知理解、專業技術綜合運用、創新意識培養為主線，構建了以“通信網絡架構認知—物聯網綜合應用—嵌入式創新設計”為主線的專業實訓教學方案。該實訓教學方案由三部分實訓內容構成，各實訓模塊的培養目標與實訓要求突出知識結構的關聯性和實踐能力培養的遞進性，使其成為一個有機整體。同時實訓內容以教師承擔的科研項目、通信領域經典案例、熱點應用為原型，以學生產出為導向，不斷強化學生綜合實踐能力和工程素質培養。具體方案如圖1所示。

本方案依托現代通信網絡實訓平臺、物聯網設計應用平臺、arduino單片機開發平臺等實驗條件，規劃設計了體現通信專業特色的相關實訓題目，實訓內容以教師承擔的科研項目、物聯網通信領域經典案例、熱點應用為原型，完成依托SDH傳輸網絡、移動無線信道的多業務綜合技術實訓。各平臺完成的實訓內容如下。

1）基于現代通信網絡實訓平臺主要完成程控交換出局業務實訓、SDH網絡結構配置實訓、100 M以太網數據業務實訓、2 M電話數據業務組網實訓等內容。該實訓內容體現了現代有線通信網絡的基本架構，是互聯網信息傳輸的載體，可以幫助學生理解通信原理、現代交換技術、計算機網絡、光通信技術基礎等專業課程基礎理論，是上述知識的綜合運用，同時也為后續開展物聯網綜合技術實訓奠定理論基礎。

2）基于物聯網設計應用平臺主要完成多傳感器控制模塊實訓、藍牙視頻傳輸終端實訓、射頻識別控制模塊實訓、Zigbee無線傳感網絡實訓等內容，該實訓內容體現了物聯網是互聯網技術發展的延伸這一理念，核心在于如何將各種終端接入互聯網進行信息傳輸與交換，可以幫助學生認知理解物聯網技術的典型架構、關鍵技術、應用領域等相關理論，并可通過實驗平臺提供的軟硬件資源理解如何基于多源信息感知技術、物聯網通信技術完成物聯網技術綜合應用，達到反向設計的目的，同時為后續建立無線傳輸信道、物聯網應用設計開發提供技術支撐。

3）基于arduino單片機開發平臺主要完成多源信息采集系統設計、智能互聯控制系統設計、物聯網綜合應用系統設計、互動新媒體應用設計等內容，該實訓內容能夠使學生了解arduino互動開源軟硬件在現實生活中的應用，培養學生以交互體驗和互動技術為核心的理念去創作各種科技作品的工程意識，提高其利用各種傳感器模塊自主設計搭建通信控制、信息處理系統的實踐創新能力，為后續畢業設計和未來工作奠定良好基礎。

以上三個實訓環節注重理論知識與工程實際問題相結合，實訓內容設計以“通信網絡架構認知—物聯網綜合應用—嵌入式創新設計”為主線，科學體現了基礎理論認知理解、專業技術綜合運用、創新意識培養的設計理念，同時能力培養循序漸進，符合學生對相關知識點的認知規律，能夠有效滿足專業實訓課程目標達成。

此外，專業實訓任務布置從大三學年第二學期開始實施，大四學年第一學期中期結束，執行周期為半年。該方案可以使學生帶著實訓任務學習專業技術知識，更加明確專業知識的應用領域與工程實踐的內涵，啟發學生在學習中探索專業實訓的解決方案。同時，大三學年第二學期學生沒有考研、就業壓力，更能激發學生的主觀能動性與創新思維，學生可以合理安排完成時間，有利于實訓質量的提升。一旦學生完成了實訓規定內容，如學生有繼續完善的意愿，可以將相關內容納入畢業設計環節，提高知識獲取的深度與廣度。

2.2" 以學生為主體，采用基于CDIO理念的實訓教學模式

1）改變傳統的“灌輸式”教學方式，基于OBE理念開展實訓教學。以實際工程項目案例為原型，啟發學生從工程需求分析、方案設計、可行性分析、單元模塊設計、系統集成測試、市場運營維護等環節認識理解實訓要求，充分調動學生的主觀能動性和創新意識，學生獨立完成文獻檢索、系統方案設計、單元模塊設計、系統聯調、撰寫實訓報告等內容，教師在各個階段起到引導、答疑作用[3]。

2）學生實訓以小組為單位，每個學生完成不同的功能模塊設計，培養學生分析問題與解決問題的能力和團隊合作精神。

3）實訓平臺采用開放式管理，做到實驗時間開放、內容開放、實驗元器件開放。開放期間配備專業指導教師進行答疑，以滿足學生的個性化培養需求。

4）采用設計報告展示、作品互評、教師點評等多種形式調動學生參與專業實訓的積極性，促使學生認真思考、重視團隊分工協作，達成共同目標。

5）積極嘗試和推廣CDIO、PBL（Project-Based Learning method，以問題為基礎的教學法）、探究式學習、案例教學、發現式學習、適時教學等歸納式創新教育模式，注重學習工程理論、系統設計和創新實踐[4]。

2.3" 建立副教授－講師－碩士生聯動培養機制，提高專業實訓指導質量

1）改變了傳統單一教師的指導模式，建立了以副教授為團隊組長、青年講師為技術骨干、碩士生參與指導實施的聯合培養機制，充分發揮團隊指導的技術與專業互補優勢，為學生實踐能力培養提供技術保障。

2）建立本科生實踐創新團隊，充分發揮學生群體的主動性，進而形成傳、幫、帶的傳承機制，提高學生學習的自主性和實踐創新能力。

3）將教師科研項目、物聯網典型案例等內容引入專業實訓環節，增強學生的感性認識與工程意識，提高專業實訓質量。

4）定期聘請行業企業專家教授來校進行專業實訓指導，構建一支熟悉社會需求、教學經驗豐富、專兼職結合的高水平教師隊伍，形成交流培訓、合作講學、兼職授課等形式多樣的合作模式。

2.4" 探索多種激勵措施，修訂專業實訓評價體系，確保本專業人才培養質量的穩定與提高

1）轉變教育評價理念，建立激發學生潛能、充分調動學生積極性的評價機制。在培養通信工程專業學生工程實踐能力的同時，加強交流、組織、協作及自主學習能力等工程素質的培養。

2）構建多元化的專業實訓評價體系，加大實物制作和現場實踐技能表現在實訓成績評定中的比重。具體實施方案為：實習報告成績由課前預習準備、方案設計答辯、實訓過程表現、實物制作與展示、實訓報告撰寫等成績組成。這些成績按比例計算總評成績，再折算為五級（優秀、良好、中等、及格、不及格）評定。評價過程采用設計報告展示、團隊作品互評、教師點評等多種形式綜合評價學生團隊的整體表現，既重視團隊整體協作，又體現個體貢獻，客觀反映學生在專業實訓中的能力達成情況和取得的成績，有效培養學生的創新實踐能力[5]。

3）制定完善的激勵政策。校院配合制定相應的激勵政策，鼓勵教師和學生積極參加創新教育實踐活動。例如：積極聘請校外專家、學者、知名企業家擔任兼職導師，加大在專業實訓教學方面的資金投入，對專業綜合實踐類教學改革優先立項；將專業實訓作品成績納入學生評優、保研條件，并承認學分，確保本專業人才培養質量的穩定與提高。

3" 結束語

基于OBE理念的通信工程專業實訓教學體系構建，有利于培養學生的工程素質與實踐創新能力，進而提高通信工程科技人才的培養質量。

本文探索研究了一種體現基礎理論認知理解、專業技術綜合運用、創新意識有效培養的專業實訓教學新體系，并通過改革傳統教學模式，完善副教授、講師、碩士聯合培養機制和學生實踐能力評價方式，提升專業實訓教學質量。相關方法措施在電子信息類專業實訓過程中具有很好的指引作用和借鑒價值。

4" 參考文獻

[1] 齊書宇，李國香.《華盛頓協議》畢業生素質規定及其對地方高校工程人才培養的啟示[J].高校教育管理，

2018，12（1）：48-53.

[2] 李晶晶，馬麗娜，楊婷婷.新工科背景下通信工程專

業實踐教學模式改革與探索[J].智庫時代，2019（33）：

214，222.

[3] 芮雄麗，楊潔，王麗敏.基于CDIO理念的通信工程專業

綜合實訓探索[J].中國現代教育裝備，2017（5）：44-46.

[4] 趙健.OBE理念下理工科實踐教學研究[J].教育評論，

2019（2）：41-44，158.

[5] 褚麗莉，李寧.通信工程專業實踐實驗教學體系構建的研究[J].高教學刊，2016（14）：61-62.

*項目來源：山西省教育廳教改立項“OBE理念下‘課程思政’融入專業實踐課程探索研究”（教改編號：J20220648）、“基于‘做中學’理念的通信工程專業綜合實踐訓練模式改革與實踐”（教改編號：J20230704）。

作者簡介：王晨光，副教授；孫運強，教授；趙冬娥，中北大學信息與通信工程學院副院長，教授；李海真、辛潔，講師。